鱘魚皮二肽基肽酶-IV抑制肽咀嚼片的制備工藝優(yōu)化

尹 劍,徐 睿,阿熱愛·巴合提,李平蘭,武瑞赟

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院,北京 100083; 2.北京水產(chǎn)技術(shù)推廣站,北京 100176; 3.新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院,新疆烏魯木齊 830013)

隨著人們生活水平的提高,II型糖尿病(Type 2 diabetes,T2DM)的發(fā)病率逐年增加[1-2],患者身體健康問題越來越嚴(yán)重,經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)越來越重。II型糖尿病又稱為非胰島素依賴型糖尿病,體內(nèi)的胰島細(xì)胞破壞并不嚴(yán)重,仍然能夠產(chǎn)生一定量的胰島素,但機(jī)體對(duì)胰島素產(chǎn)生抵抗,從而導(dǎo)致胰島素出現(xiàn)相對(duì)不足[3]。目前,Ⅱ型糖尿病常用的治療藥物中二肽基肽酶-IV(Dipeptidyl peptidase IV,DPP-IV)抑制劑可以促進(jìn)胰島β細(xì)胞釋放胰島素,抑制胰島α細(xì)胞分泌胰高血糖素,降低血糖,且不易誘發(fā)低血糖和增加體重,因此二肽基肽酶-IV(Dipeptidyl peptidase IV,DPP-IV)抑制劑的開發(fā)受到廣泛的關(guān)注[4-6]。常見的DPP-IV化學(xué)合成抑制劑如西格列汀(sitagliptin)、維格列汀(vildagliptin)等可能存在副作用,如引起低血糖、上呼吸道感染、腹瀉等癥狀[7-8]。目前研究主要集中在具有DPP-IV抑制活性的高效、低副作用的食源性活性肽的分離提純,如牛奶中的乳蛋白肽具有α-葡萄糖苷酶和DPP-IV抑制特性[9],黑豆通過其水解獲得的肽級(jí)分(HPI)可以抑制DPP-IV活性[10],Sila等[11]從海蛾魚中分離出具有DPP-IV抑制活性的多肽Trp-Ser-Gly和Phe-Ser-Asp。

但是DPP-IV抑制肽的食用形式、保存形式研究報(bào)道較少,其他類降血糖藥物如胰島素等,常見的保存形式是復(fù)方制劑,溫度是2～8 ℃,溫度過高或過低都會(huì)導(dǎo)致胰島素失效,給該類藥物的攜帶和保存帶來不便[12-13]。咀嚼片由于便于攜帶,可直接咀嚼吞服,功效成分溶出速度快、生物利用率高,且可以制作成不同的形狀,近年來常作為功能性食品制作形態(tài)[14],廣泛應(yīng)用于食品、藥品產(chǎn)品[15-16]。開發(fā)一種具有穩(wěn)定活性的固體形態(tài)咀嚼片對(duì)DPP-IV抑制肽的應(yīng)用具有重要作用。

實(shí)驗(yàn)室前期通過酶解制備出活性較好且具有DPP-IV抑制活性的鱘魚皮DPP-IV抑制肽粉。本研究擬采用單因素實(shí)驗(yàn)及響應(yīng)面試驗(yàn)法在增大肽粉用量的基礎(chǔ)上得到最優(yōu)咀嚼片配方,之后以片劑的硬度、片重差異及脆碎度的綜合評(píng)價(jià)值為指標(biāo)優(yōu)化咀嚼片壓片工藝條件,制備出具有降血糖活性的鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片,以期為咀嚼片的研發(fā)制備提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鱘魚皮膠原蛋白肽 實(shí)驗(yàn)室前期制備(鱘魚為史氏鱘);木糖醇、硬脂酸鎂、羧甲基纖維素鈉、微晶纖維素 蘇州益景食品添加劑有限公司;脫脂奶粉 內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司;DPP-IV抑制劑篩選試劑盒、Folin-酚乙液 Sigma,USA。

FD-27S冷凍干燥機(jī) 北京德天佑科技發(fā)展有限公司;FiveEasy系列pH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;標(biāo)準(zhǔn)篩 河北航旭不銹鋼絲網(wǎng)有限公司;GZX-9023MBE電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司;DSY-9002研磨機(jī) 永康市九順瑩商貿(mào)有限公司;AUW-D電子分析天平 日本島津公司;YEJ2旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī) 上海力超電機(jī)有限公司;YD-2脆碎度測(cè)試儀 天津市光學(xué)儀器廠;JJG-139硬度儀 中航長(zhǎng)城計(jì)量測(cè)試(天津)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 制備膠原蛋白肽 將鱘魚皮洗凈除雜,切成小塊后用濃度為0.4%的鹽酸浸泡2 h,蒸餾水將魚皮沖洗至弱酸性后高壓浸提(121 ℃,2 h),過濾掉魚皮后用抽濾除掉油脂等雜質(zhì),得到明膠液后冷凍干燥成干粉,之后溶解后木瓜蛋白酶酶解(加酶量10170.35 U/g,pH6.12,酶解溫度50 ℃,酶解時(shí)間12.12 h,料液比1%),將酶解液凍干得到膠原蛋白肽。

1.2.2 咀嚼片制備工藝 將主料鱘魚皮膠原蛋白肽與輔料微晶纖維素、木糖醇、羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、奶粉等分別各自研磨粉碎,過80目標(biāo)準(zhǔn)篩后加水(總的原輔料和水的質(zhì)量比約為10∶1)充分混勻,使物料達(dá)到“握之成團(tuán),觸之即散”的狀態(tài),將物料擠壓通過20目標(biāo)準(zhǔn)篩,在55 ℃下恒溫干燥至水分失重(物料在90 ℃條件下干燥10 min失去水分占物料總質(zhì)量比重)達(dá)到1%～3%為止,此時(shí)混合粉的水分含量為3%～5%;再次使用20目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分[17],篩下物中加入潤(rùn)滑劑硬脂酸鎂,混合均勻后用旋轉(zhuǎn)壓片機(jī)制得咀嚼片。

1.2.3 鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片配方優(yōu)選

1.2.3.1 咀嚼片配方單因素實(shí)驗(yàn) 分別探究肽粉、木糖醇、羧甲基纖維素鈉、硬脂酸鎂不同添加量對(duì)感官評(píng)分的影響,感官評(píng)價(jià)采用模糊數(shù)學(xué)法進(jìn)行分析,設(shè)定對(duì)產(chǎn)品的色澤、硬度、形態(tài)、口感、口味5個(gè)因素進(jìn)行感官分析,將產(chǎn)品的等級(jí)分為優(yōu)、良、中、差4個(gè)等級(jí),確定四種物質(zhì)的最佳添加量。

物料中木糖醇添加量為10%,羧甲基纖維素鈉添加量為10%,奶粉及硬脂酸鎂添加量分別是5%、5%,各組分別添加30%、40%、50%、60%、70%的肽粉,剩余物料由微晶纖維素填充。按照上述工藝制備肽粉咀嚼片,并進(jìn)行感官評(píng)定,確定最優(yōu)肽粉添加量。

在各種原料添加量分別為肽粉50%、硬脂酸鎂5%、羧甲基纖維素鈉10%、奶粉10%的條件下,添加不同量的木糖醇(5%、10%、15%、20%、25%),其余為微晶纖維素。按照上述工藝制備肽粉咀嚼片,并進(jìn)行感官評(píng)定,確定最優(yōu)甜味劑添加量。

在各原料添加量分別為肽粉50%、木糖醇10%、硬脂酸鎂5%、奶粉10%的條件下,設(shè)計(jì)五種不同水平的羧甲基纖維素鈉添加量(3%、5%、7%、9%、11%),其余為微晶纖維素。按照上述工藝制備肽粉咀嚼片,并進(jìn)行感官評(píng)定,確定最優(yōu)粘合劑添加量。

在各原料添加量分別為肽粉50%、木糖醇10%、CMC-Na 15%、奶粉10%的條件下,添加不同量的硬脂酸鎂(3%、5%、7%、9%、11%),其余為填充劑微晶纖維素。按照上述工藝制備肽粉咀嚼片,并進(jìn)行感官評(píng)定,確定最優(yōu)硬脂酸鎂添加量。

1.2.3.2 咀嚼片配方響應(yīng)面試驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用Box-Behnken(BBD)法,利用Design-Expert 8.0.6軟件進(jìn)行響應(yīng)曲面分析,實(shí)驗(yàn)因素水平如表1所示。實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)感官評(píng)分進(jìn)行二次多元回歸擬合,得到等高線圖及響應(yīng)曲面圖,獲得咀嚼片最優(yōu)配方,對(duì)模型進(jìn)行方差分析,確定可信度,對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

表1 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表Table 1 Factors and levelsTable of Box-Behnken experimental design

1.2.4 鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片制備工藝優(yōu)化

1.2.4.1 咀嚼片工藝優(yōu)化單因素實(shí)驗(yàn) 采用優(yōu)化得到的最優(yōu)配方,選擇充填壓力、充填深度、轉(zhuǎn)臺(tái)速度和原料粒度為咀嚼片工藝條件優(yōu)化試驗(yàn)的單因素,以片重差異、硬度及脆碎度的綜合評(píng)定值為指標(biāo)確定各因素的最優(yōu)值。

取粒度為80目的原料肽粉,設(shè)置充填壓力24 kN、充填深度14 mm、原料粒度100目,分別將原料在轉(zhuǎn)臺(tái)速度15、20、25、30、35、40 r/min條件下壓片成型。研究轉(zhuǎn)臺(tái)速度對(duì)產(chǎn)品綜合評(píng)定值的影響。

設(shè)置充填壓力24 kN、轉(zhuǎn)臺(tái)速度25 r/min、原料粒度100目,分別將原料在充填深度5、8、11、14、17 mm條件下壓片成型。研究原輔料的充填深度對(duì)產(chǎn)品綜合評(píng)定值的影響。

設(shè)置充填深度11 mm、轉(zhuǎn)臺(tái)速度25 r·min-1、原料粒度100目,分別將原料在壓力12、16、20、24、28 kN下壓片成型。研究不同充填壓力對(duì)產(chǎn)品綜合評(píng)定值的影響。

設(shè)置充填深度11 mm、轉(zhuǎn)臺(tái)速度25 r·min-1、充填壓力24 kN,分別將原料粒度控制在150、200、250、300、350目下壓片成型。研究不同原料粒度對(duì)產(chǎn)品綜合評(píng)定值的影響。

1.2.4.2 咀嚼片工藝優(yōu)化正交試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以充填壓力、充填深度、轉(zhuǎn)臺(tái)速度和原料粒度為因素,以綜合評(píng)定值為指標(biāo),設(shè)計(jì)4因素3水平L9(34)正交試驗(yàn),各因素水平如表2所示,用IBM SPSS Statistics. V20設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)并進(jìn)行方差分析,確定咀嚼片制備工藝最佳條件。

表2 咀嚼片制備工藝正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Levels and factorsTable of orthogonal experimental for preparation of chewableTablets

1.2.5 咀嚼片的感官評(píng)定

1.2.5.1 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 采用模糊數(shù)學(xué)法對(duì)產(chǎn)品的色澤、硬度、形態(tài)、口感、口味5個(gè)因素進(jìn)行感官分析[18],將產(chǎn)品的等級(jí)分為優(yōu)、良、中、差4個(gè)等級(jí),感官評(píng)定指標(biāo)如表3所示,共10人參與感官評(píng)定。

表3 咀嚼片感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 3 Sensory evaluation criteria for chewableTablets

1.2.5.2 建立模糊矩陣 參考錢俊等[19]的計(jì)算方法,品評(píng)因素集、評(píng)價(jià)等級(jí)集、權(quán)重集的確定:U={U1,U2,U3,U4,U5},其中品評(píng)因素集U指咀嚼片感官評(píng)價(jià)構(gòu)成因素的集合,U1,U2,U3,U4,U5分別對(duì)應(yīng)色澤、硬度、形態(tài)、口感、口味。評(píng)價(jià)等級(jí)集V指對(duì)每個(gè)因素的評(píng)價(jià)結(jié)果,V={V1,V2,V3,V4,V5},V中每個(gè)值都對(duì)應(yīng)四種打分等級(jí):優(yōu)(100分)、良(75分)、中(50分)、差(25分),用模糊矩陣R來表示U×V的模糊關(guān)系。依據(jù)咀嚼片感官指標(biāo)內(nèi)容和評(píng)價(jià)結(jié)果,將色澤、硬度、形態(tài)、口感、口味的權(quán)重集確定為X={0.1,0.3,0.1,0.2,0.3}。模糊關(guān)系綜合評(píng)判集:Y=X×R,Y為需要評(píng)價(jià)的產(chǎn)品的集合。

1.2.6 咀嚼片各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定

1.2.6.1 咀嚼片片重差異的測(cè)定 取咀嚼片分別測(cè)定質(zhì)量,計(jì)算平均片重,比較每片咀嚼片重量與平均片重的差異。不得有多于2片超出重量差異限度,并且不得有1片超出重量差異限度1倍[20-21]。平均片重大于等于0.3 g的樣品中重量差異限度為±5.0%,平均片重小于0.3 g的樣品中重量差異限度為±7.5%。

1.2.6.2 咀嚼片硬度的測(cè)定 依據(jù)中華人民共和國(guó)藥典2010年版的標(biāo)準(zhǔn)[22]測(cè)定。

1.2.6.3 咀嚼片脆碎度的測(cè)定 依據(jù)中華人民共和國(guó)藥典2010年版的標(biāo)準(zhǔn)[22]測(cè)定。

1.2.6.4 咀嚼片綜合評(píng)定值分析 取片重差異(α1)、硬度(α2)及脆碎度(α3)評(píng)分值之和為綜合評(píng)定值。由于硬度指標(biāo)有利于咀嚼片成型,取硬度數(shù)值的0.1倍作為評(píng)定值;由于片重差異及脆碎度兩個(gè)指標(biāo)不利于咀嚼片成型,均取二者數(shù)值倒數(shù)的10倍作為評(píng)定值,綜合評(píng)定值越高表示咀嚼片成型性越好,片重不足時(shí)記為0。

1.2.7 咀嚼片DPP-IV抑制活性的測(cè)定 將咀嚼片按一定濃度(20 mg/mL)溶解,用DPP-IV抑制劑篩選試劑盒測(cè)定溶液DPP-IV抑制活性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。利用SPSS軟件(20.0版本)進(jìn)行單因素方差分析,并且通過Duncan檢驗(yàn)來評(píng)價(jià)不同組平均值之間的差異顯著性,顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片配方優(yōu)選

2.1.1 咀嚼片配方單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1.1 肽粉添加量的確定 根據(jù)肽粉添加量對(duì)咀嚼片品質(zhì)影響的單因素試驗(yàn)結(jié)果建立模糊矩陣,矩陣中的rij表示咀嚼片的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)在該指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果中的隸屬程度。

根據(jù)模糊變換原理,用矩陣乘法計(jì)算咀嚼片對(duì)各類因素的隸屬度Y=X×R,咀嚼片感官質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量計(jì)算如下:

H1=0.13×100+0.06×75+0.83×50+0.18×25=53.50;

H2=0.1×100+0.06×75+0.75×50+0.09×25=54.25;

H3=0.23×100+0.25×75+0.4×50+0.12×25=64.75;

H4=0.12×100+0.19×75+0.64×50+0.05×25=59.50;

H5=0.1×100+0.21×75+0.55×50+0.14×25=56.75。

由綜合得分可知,第三組即對(duì)應(yīng)肽粉添加量為50%時(shí),咀嚼片的綜合得分最高。

2.1.1.2 木糖醇添加量的確定 木糖醇添加量試驗(yàn)結(jié)果向量如下:

Y1=(0.10,0.22,0.56,0.12);Y2=(0.12,0.23,0.62,0.03);Y3=(0.15,0.23,0.59,0.03);Y4=(0.21,0.49,0.30,0);Y5=(0.23,0.32,0.42,0.03)。

各組實(shí)驗(yàn)綜合得分為:H1=57.50;H2=61.00;H3=62.50;H4=72.75;H5=68.75。

由綜合得分可知,第四組即木糖醇添加量為20%,咀嚼片綜合得分最高。

2.1.1.3 CMC-Na添加量的確定 對(duì)CMC-Na添加量分別為3%、5%、7%、9%、11%的咀嚼片進(jìn)行感官評(píng)價(jià),咀嚼片感官質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果向量如下:

Y1=(0.06,0.52,0.36,0.06);Y2=(0.10,0.55,0.29,0.06);Y3=(0.20,0.56,0.21,0.03);Y4=(0.10,0.53,0.34,0.03);Y5=(0.17,0.38,0.45,0)。

各組實(shí)驗(yàn)綜合得分為:H1=64.50;H2=67.25;H3=73.25;H4=67.50;H5=68.00。

由綜合得分可知,第三組即對(duì)應(yīng)CMC-Na添加量為7%時(shí)咀嚼片綜合得分最高。

2.1.1.4 硬脂酸鎂添加量的確定 添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硬脂酸鎂進(jìn)行感官評(píng)價(jià),結(jié)果向量為:

Y1=(0.35,0.46,0.11,0.08);Y2=(0.26,0.57,0.17,0);Y3=(0.40,0.50,0.10,0);Y4=(0.37,0.46,0.17,0);Y5=(0.3,0.5,0.2,0)。

各組實(shí)驗(yàn)綜合得分為:H1=77.00;H2=77.25;H3=82.50;H4=80.00;H5=77.50。

由綜合得分可知,第三組即硬脂酸鎂添加量為7% 時(shí)咀嚼片綜合得分最高。

2.1.2 咀嚼片配方響應(yīng)面試驗(yàn) 根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,設(shè)計(jì)4因素3水平的Box-Behnken試驗(yàn),試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。

依據(jù)試驗(yàn)因素設(shè)計(jì)表,通過Design Expert 8.0.6軟件設(shè)計(jì)29組試驗(yàn),以感官評(píng)分為響應(yīng)值,實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果如表4所示:

表4 Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 4 The design and results of Box-Behnken experiment

表5 Box-Behnken試驗(yàn)回歸模型方差分析Table 5 The AVOVA of Box-Behnken experiment

表6 Box-Behnken試驗(yàn)回歸模型的可信度分析Table 6 Reliability analysis of regression model of Box-Behnken test

根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)結(jié)果,建立回歸模型并進(jìn)行方差分析,結(jié)果如表5所示。

由表5可得模型的P<0.0001,表明模型回歸極顯著。模型失擬項(xiàng)P值為0.8127>0.05,失擬檢驗(yàn)不顯著,表明未知因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果干擾較小。模型R2=0.9064,表明該模型擬合較好。由表6可知模型信噪比為13.241,大于4.0,表明上述模型合理、可用。以上分析結(jié)果表明模型選擇適當(dāng)。

利用Design Expert 軟件對(duì)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行二次多元回歸擬合處理,取得感官綜合得分(Y)對(duì)肽粉添加量(A)、木糖醇添加量(B)、CMC-Na添加量(C)、硬脂酸鎂添加量(D)的二次多元回歸方程為:

圖1 兩因素交互作用的響應(yīng)面圖和等高線圖Fig.1 Response surfaces and the contour plots of two factors

Y=59.87-1.82A-0.56B-1.43C-1.55D-1.14AB+0.12AC-1.26AD-1.62BC-1.44BD-1.25CD+0.76A2-2.70B2-0.062C2-1.19D2

根據(jù)上述二次多元回歸擬合方程及回歸模型方差分析表得到二次回歸方程響應(yīng)面3D圖如圖1所示,圖中可展示出各因素交互作用對(duì)感官綜合評(píng)分的影響,響應(yīng)面坡度越陡峭表明感官綜合評(píng)分對(duì)于配方的改變?cè)矫舾?該因素對(duì)感官綜合評(píng)分的影響越大。在交叉項(xiàng)對(duì)感官綜合評(píng)分的影響中,各因素之間交互作用不明顯。根據(jù)回歸方程預(yù)測(cè)感官綜合得分最高的方案為肽粉添加量46.52%,木糖醇添加量23.94%,CMC-Na添加量7.88%,硬脂酸鎂添加量7.00%,奶粉添加量10%,微晶纖維素添加量4.66%,此條件下預(yù)測(cè)的感官評(píng)價(jià)綜合得分為70.3147分。依照此配方壓片,片劑感官評(píng)價(jià)綜合得分為69.75分,與模型預(yù)測(cè)值無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

2.2 鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片制備工藝優(yōu)化

2.2.1 咀嚼片制備工藝優(yōu)化單因素實(shí)驗(yàn) 采用控制變量的方法,探究不同因素對(duì)產(chǎn)品綜合評(píng)定值的影響,以期為正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2可知,隨著轉(zhuǎn)臺(tái)速度(圖2A)、填充深度(圖2B)、填充壓力(圖2C)、原料粒度(圖2D)的增加,產(chǎn)品綜合評(píng)定值都呈先增加后下降的趨勢(shì),其中,轉(zhuǎn)臺(tái)速度在15～25 r/min時(shí),綜合評(píng)定值為4.42～7.87,轉(zhuǎn)臺(tái)速度繼續(xù)增長(zhǎng)時(shí)由于轉(zhuǎn)臺(tái)速度太快導(dǎo)致壓片時(shí)出現(xiàn)粘沖現(xiàn)象,產(chǎn)品表面不光滑,綜合評(píng)定值降低(圖2A);圖2B顯示,將填充深度控制在5～17 mm之間,產(chǎn)品綜合評(píng)定結(jié)果顯示在11 mm達(dá)到最大為5.76±0.74;在固定轉(zhuǎn)臺(tái)速度和填充深度的情況下,圖2C顯示,填充壓力為24 kN時(shí)綜合評(píng)價(jià)值最大,填充壓力大于24 kN時(shí)評(píng)價(jià)值隨著充填壓力增長(zhǎng)逐漸降低;固定以上因素,由圖2D可知,在原料粒度為300目時(shí)產(chǎn)品綜合評(píng)定值達(dá)到最大,之后隨著原料粒度目數(shù)增加產(chǎn)品綜合評(píng)定值下降。出現(xiàn)這種情況的原因可能是產(chǎn)品粒度過小導(dǎo)致粘結(jié)性降低,影響產(chǎn)品成型效果,綜合評(píng)定值降低。

2.2.2 咀嚼片制備工藝優(yōu)化正交試驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,選擇轉(zhuǎn)臺(tái)速度、充填深度、充填壓力及原料粒度四個(gè)因素設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn),各因素水平如表2所示。

圖2 轉(zhuǎn)臺(tái)速度(A)、充填深度(B)、充填壓力(C)、原料粒度(D)對(duì)產(chǎn)品綜合評(píng)定值的影響Fig.2 Effects of turntable speed(A),filling depth(B),filling pressure(C), raw material granularity(D)on comprehensive assessment value of products

表7 正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果Table 7 Design and results of orthogonal tests

正交試驗(yàn)結(jié)果如表7所示,在本試驗(yàn)正交范圍內(nèi),轉(zhuǎn)臺(tái)速度、充填深度、充填壓力及原料粒度4個(gè)因素的綜合評(píng)價(jià)值均值間存在顯著性差異(P<0.05)。結(jié)果表明,制備鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片的最優(yōu)工藝條件為A1B2C3D3,即轉(zhuǎn)臺(tái)速度20 r/min,充填深度11 mm,充填壓力28 kN,原料粒度350目。各因素對(duì)咀嚼片綜合評(píng)價(jià)值的影響順序?yàn)?A>C>D>B。

由表8可知,轉(zhuǎn)臺(tái)速度、充填壓力及原料粒度對(duì)咀嚼片制備工藝影響極顯著(P<0.01),但充填深度對(duì)咀嚼片制備工藝無(wú)顯著性影響。

表8 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析Table 8 Analysis of variance for orthogonal tests

本試驗(yàn)基于咀嚼片配方的優(yōu)化,探究了充填壓力、充填深度、轉(zhuǎn)臺(tái)速度及原料粒度等工藝參數(shù)對(duì)鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片綜合品質(zhì)的影響。研究結(jié)果分別與前人的以下研究結(jié)果相似。

轉(zhuǎn)臺(tái)速度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響最大,這與高志江[23]的研究結(jié)果一致,對(duì)產(chǎn)品硬度影響效果大小的因素依次為轉(zhuǎn)臺(tái)速度、顆粒水分、攪拌時(shí)間和潤(rùn)濕劑用量。轉(zhuǎn)臺(tái)速度太快會(huì)導(dǎo)致片劑表面細(xì)粉在壓片時(shí)被沖模和沖頭黏附,導(dǎo)致片劑表面凹凸不平,轉(zhuǎn)臺(tái)速度過小會(huì)影響生產(chǎn)效率,使生產(chǎn)成本增高。

充填壓力對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大,咀嚼片壓片過程中充填壓力越大物料之間結(jié)合力越強(qiáng),當(dāng)壓力超過物料彈性限度后產(chǎn)生塑性變形,增大物料粒子的接觸面積,增大結(jié)合力進(jìn)而使物料成型。在一定范圍內(nèi)物料結(jié)合力越大則片劑硬度越大,脆碎度越小,綜合評(píng)定值越高,該結(jié)果與李然等[24]研究結(jié)果相同。

原料粒度對(duì)鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片質(zhì)量的影響也較大,原料粒度越小,孔隙率和比表面積越大,綜合評(píng)價(jià)值隨之升高,這與Kaerger等[25]的研究結(jié)果一致;充填深度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較小。

2.2.3 驗(yàn)證試驗(yàn) 依據(jù)正交試驗(yàn)得出的最優(yōu)咀嚼片制備工藝制得一批咀嚼片,并進(jìn)行產(chǎn)品綜合評(píng)定值檢測(cè),得到的綜合評(píng)價(jià)值為10.21±0.53,顯著高于正交試驗(yàn)中各組試驗(yàn)結(jié)果(P<0.05),表明轉(zhuǎn)臺(tái)速度20 r/min,充填深度11 mm,充填壓力28 kN,原料粒度350目是最優(yōu)咀嚼片制備工藝。

2.3 咀嚼片DPP-IV抑制活性驗(yàn)證

利用優(yōu)化后的壓片工藝制備一批咀嚼片,按一定濃度(20 mg/mL)將咀嚼片溶解后測(cè)得DPP-IV抑制率為80.88%±0.45%。針對(duì)降血糖活性咀嚼片的研究較少,主要集中在以天然產(chǎn)物為基礎(chǔ)原料開發(fā)降血糖咀嚼片。本研究利用酶解鱘魚皮所制得的膠原蛋白肽為原料,制備出具有抑制DPP-IV活性的咀嚼片。目前國(guó)內(nèi)外在DPP-IV抑制劑這種Ⅱ型糖尿病治療藥物方面的研究甚多[4-6],而此種以食源性活性肽為原料制備可降血糖的DPP-IV抑制肽咀嚼片的研究前人少有涉及。

3 結(jié)論與討論

本研究通過單因素實(shí)驗(yàn)和響應(yīng)面法,以感官評(píng)分為指標(biāo)并利用模糊數(shù)學(xué)法進(jìn)行分析確定最佳的配方工藝,進(jìn)一步以片劑的硬度、片重差異以及脆碎度的綜合評(píng)定值為指標(biāo),利用單因素和正交試驗(yàn)的方法,對(duì)鱘魚皮DPP-IV抑制肽咀嚼片的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,咀嚼片的最優(yōu)配方為肽粉添加量46.52%,木糖醇添加量23.94%,CMC-Na添加量7.88%,硬脂酸鎂添加量7.00%,奶粉及微晶纖維素添加量為10%與4.66%。咀嚼片制備工藝條件為轉(zhuǎn)臺(tái)速度20 r/min,充填深度11 mm,充填壓力28 kN,原料粒度350 目時(shí),咀嚼片整體較好,綜合評(píng)價(jià)值最高,在此條件下制得的咀嚼片20 mg/mL 濃度下DPP-IV抑制率可達(dá)80.88%±0.45%。片劑作為口服食品、藥品的常見形式,其濕法造粒工藝中的配料配比及壓片工藝等方面研究較為成熟。但是,不同的物質(zhì)具有不用的生產(chǎn)加工特性,對(duì)于含有DPP-IV抑制肽的加工工藝的研究較少,尤其是含有鱘魚魚皮提取的DPP-IV抑制肽的咀嚼片的研究報(bào)道更為少見。在配料配比方面,已有多篇報(bào)道對(duì)咀嚼片的配方進(jìn)行研究[26],本研究的配方與夏志楷等[27]的成分相似,添加了具有一定保健功能的木糖醇,但是由于本身原料肽粉與荸薺皮纖維基料性質(zhì)的差異,因此具體成分配比有差異。本研究不僅可為DPP-IV抑制肽咀嚼片的研發(fā)提供參考,而且為開發(fā)具有DPP-IV抑制活性的降血糖食品擴(kuò)展了新思路。